CHROMOSOMOVÉ ABERACE V BUŇKÁCH MALIGNÍCH

CHROMOSOMOVÉ ABERACE V BUŇKÁCH MALIGNÍCH MOZKOVÝCH NÁDORŮ.
Zuzana Zemanová1, Filip Kramář2
1
Centrum nádorové cytogenetiky, Ústav klinické biochemie a laboratorní diagnostiky, Všeobecná
fakultní nemocnice a 1.LF UK, Praha; 2Neurochirurgická klinika 1. LF UK, Ústřední vojenská
nemocnice, Praha.
K nejčastějším nádorům centrální nervové soustavy patří tzv. difúzní gliomy. Jedná se o
heterogenní skupinu tumorů různých histologických subtypů, které se od sebe navzájem liší
odezvou na léčbu a prognózou onemocnění (1). Do této skupiny patří jednak tzv. astrocytomy, které
se dále dělí na nízkostupňové astrocytomy (low-grade astrocytoma; WHO grade II), anaplastické
astrocytomy (anaplastic astrocytoma; WHO grade III), primární a sekundární glioblastomy
(glioblastoma multiforme; WHO grade IV). Dále sem patří oligodendrogliomy a oligoastrocytomy
(WHO grade II-III).
Léčba difúzních gliomů je problematická a vzhledem k infiltrativnímu
charakteru růstu nemůže být jejich chirurgické odstranění nikdy radikální. Proto i u tumorů nižších
stupňů dochází často k relapsu a progresi onemocnění (2). V literatuře se uvádí až 80% mortalita
nemocných s difúzními gliomy vyšších stupňů (III, IV) během prvního roku po stanovení diagnosy
(3).
Optimální léčebný přístup, který by zásadním způsobem ovlivnil osud nemocných s těmito
typy nádorů nebyl dosud nalezen. V současné době je všeobecně zřejmé, že chirurgická léčba v
kombinaci s „tradiční onkologickou léčbou“ ke zlepšení osudu nemocných nevede. Naopak se
předpokládá, že metodou volby by měla být terapie založená na znalostech genetických alterací u
jednotlivých nádorů. Poslední klasifikace mozkových nádorů, garantovaná WHO, publikovaná v r.
2000, zdůrazňuje význam změn genetické informace jak pro nádorovou progresi, tak pro možnost
terapeutickým způsobem tyto genetické změny opravit (4).
K nejčastějším (představují asi 1% všech malignit) a zároveň i nejmalignějším formám
mozkových nádorů patří anaplastické astrocytomy (průměrná délka přežití 53 měsíců) a
glioblastomy (průměrná délka přežití 12 měsíců). Glioblastomy vznikají ve většině případů de novo
bez předchozího průkazu méně maligní prekurzorové léze (primární glioblastom), nebo se mohou
vyvinout z nízkostupňového nebo anaplastického astrocytomu (sekundární glioblastom) (2, 5).
Rozlišení gliálních subtypů založené pouze na jaderné a buněčné morfologii je subjektivní a
jednotlivé subtypy nelze odlišit ani pomocí specifických imunohistochemických markerů. Proto je
nezbytné hledat nové diagnostické a prognostické ukazatele, které by umožnily stratifikaci léčby a
vedly tak ke snížení morbidity a mortality nemocných (1, 3). V odborné literatuře byly publikovány
první údaje o možnostech molekulárně genetické a molekulárně cytogenetické diagnostiky těchto
nádorů a byly identifikovány oblasti v genomu ve kterých dochází ke genovým mutacím, ztrátě
heterozygosity, případně k delecím či amplifikacím celých chromosomových oblastí.
U difúzních gliomů je často popisována například delece genu p53 lokalizovaného na krátkých
ramenech chromosomu 17 v oblasti 17p13.1. Gen p53 patří do skupiny tumor-supresorových genů a
je zároveň nejčastěji mutovaným genem u všech typů nádorových onemocnění (6). Kóduje
informaci pro protein o molekulové hmotnosti 53 kDa, který hraje významnou roli v celé řadě
buněčných procesů včetně regulace buněčného cyklu, buněčné odpovědi na poškození DNA a
regulace apoptózy. Ztráta genové informace (delece) nebo mutace genu p53 byly detekovány u asi
30-40% astrocytomů všech tří stupňů, což svědčí o tom, že vyřazení funkce tohoto genu je časná a
kritická událost při vzniku astrocytomů. p53 tak hraje roli jak ve formování nízkostupňových
astrocytomů tak i v jejich progresi směrem k sekundárnímu glioblastomu (7, 8). Mutace p53 jsou
naopak vzácné u primárních glioblastomů (jenom asi v 10%). Tento fakt odráží skutečnost, že
glioblastom se vyvíjí dvěma odlišnými cestami (primární/sekundární glioblastom).
Přechod z nízkostupňového astrocytomu do anaplastického je často doprovázen delecí na
krátkých ramenech chromosomu 9 v oblasti 9p21. V této oblasti je lokalizován další nádorový
supresorový gen p16 (CDKN), který má důležitou funkci v regulaci buněčného cyklu a řídí přechod
z G1 fáze do S fáze (8). Delece p16 byla popsána u přibližně dvou třetin všech gliomů vyšších
stupňů (anaplastický astrocytom, primární a sekundární glioblastom).
Asi u jedné třetiny nemocných s vysokostupňovým astrocytomem byla popsána delece RB1
genu.
Tento nádorový supresorový gen je lokalizován v oblasti 13q14 a kóduje protein o
molekulové hmotnosti 107 kDa. Při fosforylaci RB proteinu dochází k uvolnění transkripčního
faktoru E2F, se kterým RB protein vytváří komplex a ten pak aktivuje geny nutné pro buněčnou
proliferaci. Delece RB1 byla poprvé popsána u nemocných s familiárním i sporadickým
retinoblastomem,
můžeme se s ní však setkat u řady dalších typů solidních nádorů (např.
osteosarkom) i hematologických malignit (např. chronická lymfatická leukémie, mnohočetný
myelom).
U difúzních gliomů jsou často popisovány i delece v oblastech 1p a 19q. Nenáhodné ztráty
genetického materiálu z chromosomu 1 (zejména telomerické části 1p) byly detekovány u širokého
spektra nádorových onemocnění od různých typů solidních nádorů až po leukémie a
myeloproliferativní onemocnění, což svědčí o fundamentální roli alterací chromosomu 1 v
pathogenesi neoplasií. V oblasti 1p se proto předpokládá přítomnost jednoho nebo více
kandidátních tumor-supresorových genů, které se však dosud nepodařilo přesně určit. U difúzních
gliomů dochází nejčastěji k alelickým ztrátám v oblasti 1p36 mezi genetickými markery D1S1612 a
D1S468 (1). Delece 1p36 je poměrně vzácná u astrocytárních tumorů, ale často se vyskytuje u
anaplastických oligodendrogliomů, u kterých je její nález považován za marker dobré odpovědi na
chemoterapii a delšího celkového přežití (9). Naopak delece 19q byly popsány u všech tří gliálních
subtypů, přičemž minimální deletovaná oblast byla definována v lokusu 19q13.3 (D19S412D19S596). U ostatních malignit jsou delece 19q poměrně vzácné, přestože již byly popsány např. u
akutní lymfatické leukémie, karcinomu plic nebo familiárního karcinomu prsu. Proto lze v oblasti
19q13.3 předpokládat přítomnost kandidátního tumor-supresorového genu specifického právě pro
difúzní gliomy (3). Z hlediska prognózy je u difúzních gliomů významný zejména nález
kombinované delece oblastí 1p36 a 19q13.3, který je charakteristický pro nemocné s anaplastickými
oligodendrogliomy a je u těchto pacientů prediktorem dobré chemoterapeutické odpovědi
a
delšího celkového přežití (1, 9).
Pro primární glioblastomy je charakteristická amplifikace genu pro transmembránový receptor
EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor). Tento gen je normálně lokalizován v oblasti 7p13p12.
K jeho amplifikaci dochází v nádorových buňkách asi 30-60% nemocných s primárními
glioblastomy (9) a to nejčastěji v podobě extrachromosomálních fragmentů (double minutes) s
vysokým počtem genových kopií. Podle některých autorů může mít gen EGFR významnou úlohu v
difúzní infiltraci glioblastomu do okolních mozkových tkání (7).
Obrázek č. 1: Amplifikace genu EGFR (červený signál) prokázaná metodou I-FISH se sondou LSI® EGFR
(SO)/ CEP® 7 (SG) (Abbott-Vysis, Des Plaines, Illinois, USA). Jako kontrola byla použita centromerická
sonda pro chromosom č. 7 (zelený sinál).
Nestabilita genomu nádorových buněk se u nemocných s mozkovými tumory poměrně často
projevuje i vznikem aneuploidií. Podle údajů v literatuře byly aneuploidie prokázány u asi 25-69%
všech astrocytomů. Podle některých autorů jsou nejčastější zejména u primárních glioblastomů,
zatímco u sekundárních astrocytomů jsou méně časté (5). Můžeme se setkávat jak s polyploidiemi,
tak s aneusomiemi jednotlivých chromosomů. Všeobecně se předpokládá, že chromosomové
monosomie nebo trisomie souvisí s delecemi respektive amplifikacemi potenciálních onkogenů
nebo kandidátních tumor-supresorových genů, které jsou na příslušných chromosomech
pravděpodobně lokalizovány. K nejčastějším početním odchylkám v časných stádiích mozkových
tumorů patří například trisomie chromosomu č. 7, na kterém je mimo jiné umístěn i již zmíněný gen
pro EGFR. Naopak při progresi astrocytomů se často objevuje monosomie chromosomu č.10 (10).
Na tomto chromosomu je v oblasti 10q23.3 lokalizován nádorový supresorový gen PTEN, který
kóduje duální lipid-proteinovou tyrozin fosfatázu (11). K jeho deleci nebo inhibiční mutaci dochází
u přibližně 40% vysokostupňových gliomů, zejména primárních i sekundárních glioblastomů.
Detekce chromosomových aberací v buňkách solidních nádorů konvenčními cytogenetickými
metodami je technicky velmi náročná. Je to dáno tím, že při zpracování nádorové tkáně vzniká řada
metodických obtíží, které se daří překlenout až v posledních letech za pomoci moderních
modifikací nejrůznějších molekulárně genetických a molekulárně cytogenetických technik. Díky
tomu se začíná rozšiřovat spektrum vyšetřovaných maligních nádorů a to zejména těch, které nelze
jednoznačně stratifikovat na základě patologicko-morfologických ukazatelů. Jednou z technik,
která umožňuje získat informace o genotypu buněk maligních mozkových nádorů, je metoda
interfázické fluorescenční in situ hybridizace (I-FISH). Jedná se o rychlou, citlivou a vysoce
specifickou metodu, která při použití vhodných DNA sond umožňuje detekovat numerické a
strukturní chromosomové aberace v nedělících se jádrech interfázních buněk. K detekci početních
odchylek v genomu nádorových buněk lze použít i další molekulárně-cytogenetickou metodu, tzv.
komparativní genomovou hybridizaci (CGH), která detekuje ztráty nebo zmnožení genetického
materiálu a určuje relativní počet kopií jednotlivých chromosomů, genů nebo DNA sekvencí.
Molekulárně cytogenetická analýza genomu nádorových buněk upřesňuje diagnostiku mozkových
gliomů, napomáhá určit prognózu pacienta a tím přispívá ke stratifikaci
léčby jednotlivých
nemocných.
Tabulka č. 1: Specifické chromosomové aberace u jednotlivých subtypů difúzních gliomů
typ nádoru
subtyp
astrocytomy
difúzní astrocytomy
anaplastické astrocytomy
oligodendrogliomy
glioblastoma multiforme
- primární
glioblastoma multiforme
- sekundární
nízkostupňové
oligodendrogliomy
anaplastické
oligodendrogliomy
WHO
grade
II
III
IV
IV
II
III
chromosomal aberrations
delece/mutace genu p53, aneuploidie
delece genu p53, delece genu p16, delece genu RB1,
aneuploidie
amplifikace genu EGFR, delece genu p16, delece
genu RB1, monosomie 10, aneuploidie
delece genu p53, delece genu p16, delece genu RB1,
monosomie 10, aneuploidie
delece 19q13.3, delece of 1p36, aneuploidie
delece 19q13.3 / delece 1p36, aneuploidie
(nález kombinované delece je ukazatelem dobré
odpovědi na chemoterapii)
Použitá literatura:
1. Smith JS, Perry A, Borell TJ et al.: Alterations of chromosome arms 1p and 19q as predictors of
survival in oligondndrogliomas, astrocytomas and mixed ologoastrocytomas. J Clin Oncol, Vol.
18, No. 3, 635-645 (2000).
2. Godard S, Getz G, Delorenzi M et al.: Classification of human astrocytic gliomas on the basis
of gene expression: a correlated group of genes with angiogenic actovity emerges as a strong
predictor of subtypes. Cancer Res 63, 6613-6625 (2003).
3. Smith JS, Alderete B, Minn Y et al.: Localization of common deletions regions on 1p and 19q
in human gliomas and their association with histoligical subtype. Oncogene 18, 4144-4152
(1999).
4. Kleihues P and Cavenee WK (eds): Tumours of the Nervous Sytem. Pathology and Genetics.
IARC Press, Lyon (2000).
5. Maruno M, Yoshimine T, Muhammad AKMG et al.: Chromosomal aberration detected by
comparative genomic hybridization (CGH) in human astrocytic tumors. Cancer Letters 135, 6166 (1999).
6. Varmus H. and Weinberg R.A.: Genes and Biology of cancer. New York: Scientific American
Library (1993).
7. Okada Y., Hurwitz EE, Esposito JM et al.: Selection pressures of TP53 mutation and
microenvironmental location influence epidermal growth factor receptor gene amplification in
human glioblastomas. Cancer Res 63, 413-416 (2003).
8. Tachibana I, Smith JS, Sato K et al.: Investigation of germline PTEN, p53,
p16INK4A/p14ARF, and CDK4 alterations in familial glioma. Am J Med Genet 92, 136-141
(2000).
9. Ino Y, Betensky A, Zlatescu MC et al.: Molecular sybtypes of anaplastic oligodendroglioma:
implications for patient management at diagnosis. Clin Cancer Res 7, 839-845 (2001).
(Campomenosi P).
10. Campomenosi P, Ottaggio L, Moro F et al.: Study of aneuploidy and p53 mutations in
astrocytomas. Cancer Genet Cytogenet 88, 95-102 (1996).
11. Li J, Yen C, Liaw D et al.: PTEN, a putative protein tyrosine gene mutated in human brain,
breast, and prostate cancer. Science 275, 1943-1946 (1997).
Podpořeno granty IGA MZ ČR 1A/8237-3 a MZO 00064165.